轻型多旋翼无人机激光供能系统优化设计

传统无人机电池的能量密度有限，限制了其飞行时间，激光供能系统可以延长无人机的续航能力。提出轻型多旋翼无人机激光供能接收阵列和扩束准直系统的优化设计方法，通过Matlab和Simulink联合仿真，对激光供能系统的传输功率损耗进行量化分析，将激光传能过程中的光伏阵列设计半径和初始光斑束腰半径的比值定义为缩放因子，将总传能效率细化为大气传输效率、截断效率、高斯填充效率和光电转换效率。以悬停姿态下的轻型多旋翼无人机为基础工况，进行详细的设计计算。结果显示，在给定光伏阵列设计半径和传输距离时，缩放因子存在最优值，光伏阵列设计半径对远距离传能效率有较大影响，随着传能距离的增加，截断效率下降成为主导因素。